土壤水资源 开题报告

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1、1论文选题背景及研究的意义1.1选题背景2011年中央一号文件指出：水是生命之源，生产之要，生态之基。2011年水资源公报指出，水资源总量是指当地降水形成的地表和地下产水总量，即地表产流量与降水入渗补给地下水量之和。2011年全国水资源总量为23256.7亿m³，比常年值偏少16.1%，为1956年以来最少的一年[1]。我国一直以来都是水资源严重短缺的国家，人均水资源占有量仅为世界人均水量的1/4，水资源的短缺严重威胁着人民的生活和经济的发展[2]。随着城市化进程的加快和工业的快速发展，城市生活用水、工业

2、用水等不断地挤占农业用水，造成日益严重的农业用水危机。我国当前农业用水存在的问题主要有：农业节水基础设施较差，农业用水方式相对落后，农业用水效率较低，农业节水技术水平较低等[3]。与发达国家相比，我国的灌溉水利用率较低，全国范围内水的利用率约为50%。而在美国，水的有效利用率在60～70%，以色列达到90%左右。我国单方水粮食产量不足1kg，而发达国家大体都在2kg以上，以色列达到2.32kg以上[4]。从我国水土危机严峻的现实来看，水土资源要可持续发展，必须进行节水，而节水不仅仅是限制其用量，最重要的是

3、要提高水资源的有效利用率。1.2研究意义土壤水同地表水、地下水一样是水资源的重要组成部分，但是土壤水又相对复杂的多。土壤是一种疏松多孔体，土层深厚的土壤有较强的存蓄、调节水分的功能，被形象地称之为土壤水库[5]。土壤水库对农业生产的意义在于对作物供水的显著调节方面。土壤水资源量的分布主要受土层厚度、土壤质地、降水量等因素的影响。一般的，土层厚度越大，土壤水资源量越大，反之越小。土壤水资源量存在黏土>黏壤土>壤土>砂壤土>砂土的关系。降水量较大的区域，产生的土壤水资源量一般较大，反之较小[6]。从农业用水角

4、度来看，其他形式的水资源都是转化为土壤水才能实现其资源价值。根据Malin·Falkenmark的研究陆地上所有的水资源都来源于降水，其中降水35%转化为蓝水，包括地下水和地表水等可见的水资源，即通常主要研究开发利用的水资源，包括灌溉用水都是从蓝水中提取[7]。土壤底墒供水量随灌溉及降雨增加而减少，冬小麦耗水逐渐以灌溉水和降雨为主[8]。灌溉能够明显降低冬小麦对土壤底墒水的利用能力，降低了土壤底墒供水的作用[9]。举个简单的例子，我们知道，有些地方，某年可能遭遇干旱，但是粮食并未减产，这就是土壤水库的调蓄

5、作用。土壤水对解决农业用水和水资源短缺的重要现实意义已经逐步得到认可。研究土壤水的特征和作物耗水与土壤水的相互关系，可以有效指导在农业用水中增加土壤水的用水量、减少灌溉水量、提高水分利用效率，从而达到农业节水的目的。2国内外相关领域研究现状土壤水(Soilwater)指的是由地面向下至地下水面(潜水面)以上土壤层中的水分亦称土壤中非饱和带水分。在JacobBear所著的《DynamicsofFluidsinPorousMedia》即《多孔介质流体动力学》一书中，将非饱和带(有译称为充气带、包气带)又区分为

6、三个亚带即土壤水带、中间带(或称渗水带)和毛细管带。我国学术界习惯地将土壤水研究包括了整个非饱和带。从学科领域，土壤水可视为土壤学的一个分支，但它又与多个学科与多个应用领域有着密不可分的关系。土壤水是联系地表水与地下水的纽带，在水资源的形成、转化与消耗过程中，它是不可缺少的成分。国际地圈生物圈计划(IGBP)强调界面过程研究，力图把全球物理气候总循环模型(GCMs)与全球水循环模型耦合，土壤水亦是其中组成部分；灌溉或降雨均需转化成土壤水才能被作物(含生态环境中各种植被)所吸收，因此土壤是国民经济基础——农

7、业中各种种植业赖以生存的基础；水文学中最重要的组成内容——产汇流理论，亦取决于下垫面的土壤水状况；作为当今国内、国际热门话题的环境保护问题，涉及到化肥、农药、重金属等对土壤与地下水污染，无一不与土壤水状况发生关系：此外土壤水还与自然地理、植物生理等学科研究有一定联系。由于土壤水的特殊地位，随着科学技术发展，土壤水的研究在近20年来发展迅速。2.1国外土壤水研究的发展土壤水研究在理论上和应用上均有重要作用，但由于问题的复杂性，在相当长的时期内，只能处于定性的描述或用各种经验的方法处理生产实践中不断遇到的土壤

8、水问题。自从1907年白金汉(Buckingham)提出毛管势理论，1931年理查兹(Richards)导出非饱和流方程，数学物理方法被逐步引入了土壤水的研究，使该领域的研究有了长足的进步，逐步由静止走向动态、定性描述走向定量、经验走向机理。从国际潮流上用能态观点研究土壤水逐步地取代以形态学观点与方法(以苏联A．A．罗戴为代表)研究的趋势。自此出现了由D．R．Nielsen等编著的《土壤水》(SoilWater)一书，该书较系